СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Расширенное техническое задание 5
1.1 Цель курсовой работы 5
1.2 Технические характеристики системы регулирования 5
1.3 Функциональная схема. 5
2 Выбор и обоснование выбора элементной базы локальной системы управления 8
2.1 Выбор микропроцессора 8
2.2 Выбор захвата робота 8
2.3 Выбор редуктора 9
2.4 Выбор двигателя 12
2.5 Выбор датчика давления 13
2.6 Выбор датчика линейного перемещения 14
2.7 Выбор операционного усилителя 15
3 Расчет датчика обратной связи 16
4 Деление ЛСУ на изменяемую и неизменяемую части. Определение устойчивости 18
5 Построение ЛАЧХ и ЛФЧХ непрерывной системы 25
6 Построение желаемой ЛАЧХ и ЛАЧХ корректирующего устройства. 27
6.1 Построение ЖЛАЧХ 27
6.2 Построение ЛАЧХ корректирующего устройства 28
7 Синтез корректирующего устройства 31
7.1 Синтез параллельного корректирующего устройства 31
7.2 Синтез программного корректирующего устройства 34
7.3 Выбор корректирующего устройства 36
Заключение 38
Список используемой литературы 39
Введение
Автоматизация промышленности стала в последние десятилетия одним из приоритетных условий развития производства. Роботизация производственных процессов приводит к росту объемов выпускаемой продукции, снижению себестоимости и к значительной экономии сырья, повышает безопасность производства.
Одно из самых прогрессивных направлений в комплексной механизации производства – внедрение автоматического управления с использованием микропроцессоров, то есть роботизация. Промышленные роботы представляют собой электромеханические, пневматические или гидравлические устройства, которые подчиняются командам операторов либо работают при помощи технологии искусственного интеллекта.
На сегодняшний день по всему миру работает уже более 1,5 млн. роботов. Из них более половины (около 800 тысяч) используется в промышленности, главным образом на конвейерной сборке продукции. Использование инновационных технологий уверенно ведет промышленность к тому, чтобы все основные производственные задачи решались интеллектуальными системами.
Следующим этапом в этом процессе может стать использование в промышленности андроидных роботов. В отличие от узкоспециализированных промышленных роботов, андроиды (неиндустриальные роботы) - универсальные механизмы, которые могут быть интегрированы в любую сферу человеческой деятельности. Представляя собой периферийные компьютерные устройства, они могут без потери времени переключаться на выполнение новой задачи в момент запуска соответствующей программы.
Не случайно разработка и производство андроидов прогнозируется специалистами в качестве одного из самых прибыльных направлений развития индустрии XXI века – по оценкам, рынок андроидов уже через 10 лет составит около 30 млн экземпляров. Немаловажные стимулы роботизации промышленности – эффективность и высокий КПД роботов, а также простота в обслуживании и перепрограммировании.
1 Расширенное техническое задание
1.1 Цель курсовой работы
Целью данной курсовой работы является разработка САУ управления кистью руки робота андроида (Терминатора). Данный элемент робота должен обеспечивать возможность захвата и удержания объектов. Кроме того, система должна отвечать всем заданным в техническом задании параметрам, обеспечивая достаточное быстродействие, а самое главное – точность регулирования.
1.2 Технические характеристики системы регулирования
- грузоподъемность (для одного пальца), Н 60;
-
частота опроса датчиков
1000;
- скорость обработки сигнала 35;
- ускорение обработки сигнала 40;
- максимальная ошибка регулирования 0.6;
- точность позиционирования, мм 0.1;
- быстродействие, м/с 0.5;
- время регулирование, с не более 5;
- перерегулирование, % 0;
- колебательность 0.
1.3 Функциональная схема.
Работа САУ захватом руки робота андроида, основана на формировании сигнала усилия захвата, за счет получения результатов измерения давления и получения линейного положения.
Задатчик, который входит в состав ЭВМ, содержит в себе, согласованные с датчиком давления ДД, значения токов. В зависимости от материала предмета, подлежащего захвату на выходе задатчика формируется значение тока, соответствующее по величине максимально-допустимому значению давления на этот объект. Это значение поступает на сравнивающее устройство ВУ (часть ЭВМ), которое формирует результат сравнения максимального давления и текущего. Важным моментом здесь является то, что недопустимо выпадения объекта из захвата, т.е. давление, оказываемое на объект должно быть достаточным.
Результат сравнения поступает на второй сравнивающий элемент, для которого входной сигнал должен быть согласован с выходным сигналом первого УС. Этот элемент сравнения формирует отклонение линейного положения редуктора от заданного.
Результат сравнения величин токов подается на усилитель У. Заведомо ясно, что величина напряжения и тока, а, в конечном счете, мощность будет недостаточна для двигателя, являющегося частью ИМ.
Для того чтобы связать частоту вращения двигателя ДПТ, с перемещением, требуемым механизмом захвата ЗАХ, потребуется редуктор Р. Редуктор должен преобразовать вращательное движение в поступательное.
Для более точного и качественного управления двигателем, можно поставить в цепь датчик линейного перемещения, который будет снимать показания о текущем положении элемента редуктора.
На захвате располагается ДД, который служит для получения величины текущего давления на объект.
Давление, воздействующее на объект, поступает в виде вольтамперной величины в цепь ООС.
Система должна согласовываться со схемой (рисунок 1).
ЭВМ
ЗАХ
IPУ P
IdP
IУ
ωДВ l
Idl
У
ДПТ
Р
З
ВУ1
ВУ2
ДЛ l
Il
P
IP
ДД
З – задатчик, ВУ – вычислительное устройство, У – усилитель,
ДПТ – двигатель постоянного тока, Р – редуктор, ЗАХ – захват, ДД – датчик давления, ДЛ – датчик линейного перемещения.
Рисунок 1 – Функциональная схема САУ захватом руки робота
андроида